第5章光电倍增管.ppt

常用的光电阴极材料 4）.电子倍增极 4）.电子倍增极 4）. 电子倍增极 5）．阳极 3、光电倍增管分类 1.按进光方式： A侧窗式 B端窗式； 3、光电倍增管分类 2.电极工作方式： A透射式 B反射式； 3.倍增极数目： A单极 B多极； 4.倍增极系统结构： A盒状 B圆笼式 C百叶窗式 D直线瓦片式 5.光电阴极材料：CsSb、Ag-O-Cs、多碱 5.3 光电倍增管的主要特性参数 2．电流增益 4．光谱特性 （图5－9和5－10 ） 5．伏安特性 5．伏安特性 6．时间特性 6．时间特性 5.4 光电倍增管的工作电路 高压供电电路－－分压电阻的确定 高压供电电路－－分压电阻的确定 高压供电电路－－并联电容的确定 高压供电电路－－高压电源 高压供电电路－－接地方式 信号输出电路 －－交流微变等效电路 信号输出电路 －－ 信号输出电路 －－ 本章小结： 1．光电子发射探测器是利用外光电效应制成的器 件。光电倍增管：高灵敏度、高响应速度。 2．光电阴极：常规光电阴极和负电子亲和势阴 极。 3．光电倍增管主要参数。噪声：阴极电流散粒噪 声和各级倍增极的散粒噪声。 4．光电倍增管工作电路：高压供电电路和信号输出 电路。 6 光电倍增管的应用 1.紫外/可见/近红外分光光度计 光通过物质时使物质的电子状态发生变化，而失去部分能量，称为吸收。利用吸收进行定量分析。为确定样品物质的量，采用连续的光谱对物质进行扫描，并利用光电倍增管检测光通过被测物质前后的强度，即可得到被测物质吸收程度，计算出物质的量。 一、光谱测量 2.原子吸收分光光度计 广泛地应用于微量金属元素的分析。对应于分析的各种元素，需要专用的元素灯，照射燃烧并雾化分离成原子状态到被测物质上，用光电倍增管检测光被吸收的强度，并与预先得到的标准样品比较。 2.工作原理 1）.光子透过入射窗口入射在光电阴极上; 2).光电阴极上的电子受光子激发，离开表面发射到真空中; 3).光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增级上，倍增级将发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经N级倍增极倍增后，光电子就放大N次； 4).经过倍增后的二次电子由阳极收集，形成阳极光电流。 1．灵敏度 2．电流增益 3．光电特性 4．光谱特性 5．伏安特性 6．时间特性 7．暗电流 8．疲劳特性 9．噪声 1．灵敏度 光电倍增管的灵敏度： 单位： 阴极灵敏度 －－μA/lm或μA/W 阳极灵敏度 －－A/lm 或 A/W 灵敏度是衡量光电倍增管探测光信号能力的一个重要参数。 1）阴极灵敏度测试图 照射到光电阴极上的光通量约为10-5～10-2lm －100V～－300V 0 V 2）阳极光照灵敏度测试 G V E A 10-10~10-6 lm 各倍增极和阳极都加上适当电压；注明整管所加的电压 阳极电流与阴极电流之比称为电流增益M（内增益） 例如：δ=4，n=10，M~106 －－光电增益M1 例如， n＝9～12，测量精度1%电源电压稳定度0.1%。 3、光电特性 阳极光电流与入射于光电阴极的光通量之间的函数关系，称为倍增管的光电特性。 近红外 远紫外 可见光 短波限 －－窗口材料限制 长波限 －－阴极材料限制 阴极伏安特性 阳极伏安特性： 光电二极管伏安特性： 恒流源－－计算和分析方法相同 阳极伏安特性： 光电二极管伏安特性： 阴极伏安特性 阳极伏安特性： 交流微变等效电路 恒流源－－计算和分析方法相同 器件时间特性 (单位：ns) ～10 60 ～7 百叶窗型 ～10 57～70 ～7 盒栅型 3.6 31 3.4 环形聚焦型 0.37～1.1 1.3～5 0.7～3 直线聚焦型 渡越时间散差 渡越时间 上升时间 结 构 外电路时间特性 当电路时间常数较大，倍增管的上限截止频率： 倍增管的响应时间 输出电路的时间常数 7 暗电流 光电倍增管的暗电流是指在施加规定的电压后，在无光照情况下测定的阳极电流。光电倍增管的暗电流值在正常应用的情况下是很小的，一般为~nA，是所有光电探测器件中暗电流最低的器件。 暗电流的来源： ①光电阴极和和靠近阴极的倍增极的热电子发射， 是PMT暗电流的主要成分—降低PMT的工作温度 ②光电倍增管的极间漏电流-欧姆漏电---清洁 干燥 ③ 场致发射 降低工作电压